TWI386595B - 光源模組與燈具 - Google Patents

Description

光源模組與燈具

本發明是有關於一種光源模組與燈具。

隨著半導體技術的進步，發光二極體(light-emitting diode,LED)所能達到的功率越來越大，且所發出的光之強度越來越高。此外，發光二極體更具有省電、使用壽命長、環保、啟動快速、體積小...等優點。因此，發光二極體也被廣泛地應用於照明設備、交通號誌、顯示器、光學滑鼠...等產品，且更有逐漸取代傳統螢光燈管的趨勢。

對於習知的小型白光發光二極體照明燈具而言，普遍存在著以下兩個問題。首先，小型燈具的光學設計空間有限，採用習知的光學設計方法難以將發光二極體所發出的大偏向角的光線偏折成足夠小的偏向角之光線，而這些偏向角過大的光線對於照明燈具而言即為雜散光，其對最終的光型與發光角度有不良的影響。再者，白光發光二極體之所以發白光是因為其發光二極體晶片發出藍光，藍光通過螢光粉後會被轉換成黃光，而被螢光粉轉換成的黃光與沒被轉換的藍光即混合成白光。由於發光二極體所發出的藍光具有一定程度的指向性，這會使得以較大角度偏離光軸的藍光之光強度較弱，進而使得以較大角度偏離光軸的黃光之強度大於藍光之強度。如此一來，會使得照明燈具之照射範圍的邊緣產生黃暈。

另外，一般習知的發光二極體燈具之電線的走線方式是從燈具的兩端出線，如此之走線設計會使得多個燈具無法沿著其延伸的方向，以緊密相靠的方式排列成一直線。

本發明提供一種光源模組，其出光角度較小。

本發明提供一種燈具，其具有較小的出光角度。

本發明之一實施例提出一種光源模組，其包括至少一發光元件、一遮光元件及一導光元件。發光元件具有一光軸，適於發出一光束。遮光元件配置於導光元件與發光元件之間，具有至少一透光開孔與至少一聚光反射面，且遮光元件與發光元件之間具有一間隙。光束之一第一部分會通過透光開孔傳遞至導光元件再穿透導光元件，光束之一第二部分會通過透光開孔及被聚光反射面反射與會聚，再穿透導光元件，光束之一第三部分會被遮光元件遮擋而無法傳遞至導光元件。

在本發明之一實施例中，發光元件例如為一發光二極體。此發光二極體例如為一白光發光二極體。

在本發明之一實施例中，透光開孔在至少一方向上的內徑小於發光元件的出光截面在此方向上之外徑。

在本發明之一實施例中，光源模組更包括一擴散片，其配置於遮光元件與發光元件之間。

在本發明之一實施例中，聚光反射面例如為一凹面。

在本發明之一實施例中，發光元件的數量為多個，透光開孔的數量為多個。這些發光元件可排列在一第一參考直線上，且這些透光開孔可排列在一第二參考直線上。第一參考直線可實質上平行於第二參考直線，且這些發光元件可分別對應於這些透光開孔。光源模組可更包括一電路板，其中這些發光元件配置於電路板上。

在本發明之一實施例中，導光元件例如為一聚光透鏡。

本發明之另一實施例提出一種燈具，其包括上述光源模組、一燈座及一第一電源線。燈座沿著與第一參考直線平行的方向延伸，且具有一第一端、一相對於第一端的第二端及一連接第一端與第二端的側壁。燈座更具有一容置凹槽，容置凹槽沿著與第一參考直線平行的方向延伸，且至少部分光源模組配置於容置凹槽中。第一電源線的一端連接至側壁。

在本發明之一實施例中，燈具更包括一第二電源線，其中第二電源線的一端連接至側壁，且靠近燈座的第二端。第一電源線的這一端可靠近燈座的第一端。

在本發明之一實施例中，燈具更包括一公插頭與一母插頭。公插頭連接至第一電源線的另一端。母插頭連接至第二電源線的另一端，其中公插頭的形狀與母插頭的形狀適於互相嵌合而電性連接。

在本發明之一實施例中，每一透光開孔在至少一方向上之內徑，小於對應之發光元件的出光截面在此方向上之外徑。

在本發明之光源模組及燈具中，發光元件所發出的光束須經過遮光元件的透光開孔傳遞至導光元件，並穿透導光元件而傳遞至外界。換言之，傳遞至外界的光束之出光角度會受到遮光元件的限制，因此本發明之實施例之光源模組及燈具能夠提供出光角度較小的照明。此外，由於遮光元件具有聚光反射面以反射與會聚部分光束，此亦有助於本發明之實施例之光源模組及燈具提供出光角度較小的照明。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A為本發明之一實施例之燈具的立體圖，圖1B為圖1A之燈具的爆炸圖，圖2A為圖1A之燈具沿著I-I線的剖面圖，而圖2B為圖1B中之遮光元件的立體圖。請參照圖1A、圖1B、圖2A及圖2B，本實施例之燈具100包括一光源模組200及一燈座110。光源模組200包括至少一發光元件210(圖中是以多個發光元件210為例)、一遮光元件220及一導光元件230。發光元件210適於發出一光束212(如圖2A所繪示)。在本實施例中，發光元件210具有一光軸A。此外，在本實施例中，發光元件210例如為一發光二極體。具體而言，發光元件210例如為一白光發光二極體。然而，在其他實施例中，發光元件210亦可以是發其他色光的發光二極體或其他發光元件。

遮光元件220配置於導光元件230與發光元件210之間，具有至少一透光開孔222(在圖中是以多個透光開孔222為例，如圖2B所繪示)與至少一聚光反射面224(在圖中是以二個聚光反射面224為例)，且遮光元件與發光元件之間具有一間隙。另外，遮光元件220例如為一遮光片。此外，在本實施例中，這些發光元件210排列在一第一參考直線L1(如圖1B所繪示)上，這些透光開孔222排列在一第二參考直線L2(如圖1B與圖2B所繪示)上，且第一參考直線L1實質上平行於第二參考直線L2。這些發光元件210分別對應於這些透光開孔222，換言之，這些發光元件210在遮光元件220上的正投影會分別與透光開孔222至少部分重疊。在本實施例中，光源模組200更包括一電路板240，而這些發光元件210配置於電路板240上，且與電路板240電性連接。

導光元件230配置於遮光元件220上，且透光開孔222位於發光元件210與導光元件230之間。在本實施例中，導光元件230例如為一聚光透鏡。具體而言，導光元件230例如為一凹凸透鏡。然而，在其他實施例中，導光元件230亦可以是一平凸透鏡、雙凸透鏡或其他種類的聚光元件。

光束212之一第一部分212a會通過透光開孔222傳遞至導光元件230(例如是沿著光軸A傳遞至導光元件230)再穿透導光元件230，而光束212之一第二部分212b會通過透光開孔222及被聚光反射面224反射與會聚，再穿透導光元件230。此外，光束212之一第三部分212c(即以大角度偏離光軸A的部分)則會被遮光元件220遮擋而無法傳遞至導光元件230。

在本實施例中，燈座110沿著與第一參考直線L1平行的方向延伸，且具有一第一端112、一相對於第一端112的第二端114及一連接第一端112與第二端114的側壁116。燈座110更具有一容置凹槽118，容置凹槽118沿著與第一參考直線L1平行的方向延伸，且至少部分光源模組200配置於容置凹槽118中。在本實施例中，發光元件210、電路板240及遮光元件220皆位於容置凹槽118中，而導光元件230則有一部分位於容置凹槽118中，而另一部分突出於容置凹槽118外。此外，在本實施例中，燈具100更包括二側蓋160、170，其分別設於燈座110的第一端112與第二端114。具體而言，側蓋160、170可藉由鎖固構件180分別鎖附於第一端112與第二端114，而鎖固構件180例如為螺絲。

在本實施例之光源模組200及燈具100中，發光元件210所發出的光束212須經過遮光元件220的透光開孔222傳遞至導光元件230，並穿透導光元件230而傳遞至外界。此外，以大角度偏離光軸A的光束212之第三部分212c則會被遮光元件220阻擋而無法傳遞至外界。換言之，傳遞至外界的光束212之出光角度會受到遮光元件的限制，因此本實施例之光源模組200及燈具100能夠在有限的光學設計空間之情形下，提供出光角度較小的照明。再者，由於白光發光二極體所發出之以大角度偏離光軸A的光束212之第三部分212c，在通過螢光封裝體後會產生藍光、黃光顏色混合不均的現象，導致顏色會偏黃，因此本實施例之光源模組200與燈具100藉由遮光元件220遮擋光束212之第三部分212c，可有效改善習知白光發光二極體光源模組或燈具所產生的黃暈現象。出光角度較小與黃暈現象較低的照明可應用於特定的用途上，舉例而言，本實施例之光源模組200及燈具100可用來作為藝術品或畫作的照明，以使藝術品或畫作相對於環境較為醒目，且不帶有黃暈的照明較能夠真實呈現藝術品或畫作的色彩。或者，亦可用於其他種類的局部照明，以使局部區域較周邊區域為醒目。

另外，由於遮光元件220具有聚光反射面224以反射與會聚部分光束，此亦有助於本實施例之光源模組200及燈具100提供出光角度較小的照明。在本實施例中，聚光反射面224例如為一凹面。具體而言，這些聚光反射面224例如各為一在垂直於第二參考直線L2的方向上彎曲的凹面，且此凹面在平行於第二參考直線L2的方向上不彎曲。如此一來，本實施例之光源模組200及燈具100便能夠提供在與第二參考直線L2垂直的方向上之出光角度較小的照明。

為了使光源模組200及燈具100所提供的照明之出光角度進一步縮小，且為了進一步改善黃暈現象，在本實施例中可使每一透光開孔222在至少一方向上(圖中以在與第二參考直線L2垂直的方向上為例)之內徑D1小於對應的發光元件210的出光截面214在此方向上(即在與第二參考直線L2垂直的方向上)的外徑D2。如此一來，遮光元件220會進一步限制能通過其之光束212的角度，換言之，遮光元件220允許以更小角度偏離光軸A的光束212通過，並阻擋以其他角度偏離光軸A的光束212。

此外，為了使光源模組200及燈具100在提供出光角度較小的照明之前提下，亦能提供均勻的照明，在本實施例中可於遮光元件220與發光元件210之間配置一擴散片250，並使擴散片250位於透光開孔222與發光元件210之間。由於通過擴散片250的光束212須再通過透光開孔222，因此光束212的出光角度仍會受到透光開孔222尺寸的限制，所以在上述位置加入擴散片250不會導致出光角度大幅增加，但能夠使照明更為均勻。

在本實施例中，燈具100更包括一第一電源線120，第一電源線120的一第一端122連接至側壁116，而第一電源線120的一第二端124可電性連接至外部電源。具體而言，第一電源線120的第二端124可連接至一插頭130，而插頭130可插入外部電源的插座(未繪示)中。在本實施例中，插頭130具有正端子與負端子。當發光元件210採用多種不同發光顏色的發光二極體(如紅光發光二極體、綠光發光二極體及藍光發光二極體)時，插頭130還可包括多個對應至不同顏色的發光二極體之端子(如對應至紅色、綠色與藍色發光二極體的端子)。

在本實施例中，燈具100可更包括一第二電源線140，第二電源線140的一第一端142連接至側壁116，且靠近燈座110的第二端114。此外，第一電源線120的第一端122可靠近燈座110的第一端112。第二電源線140的一第二端144可連接至一插頭150，而插頭150可連接至外部電源。在本實施例中，插頭130例如為一公插頭，而插頭150例如為一母插頭，其中公插頭的形狀與母插頭的形狀適於互相嵌合而電性連接。舉例而言，請參照圖3，圖3為多個圖1A之燈具排列於一直線上的示意圖。多個本實施例之燈具100(包括燈具100a與燈具100b)可在燈座110的延伸方向上排成一直線。此外，燈具100a的插頭150可與燈具100b的插頭130相接，如此一來，多個燈具100便可形成長度更長的線光源。請參照圖1B與圖3，由於本實施例之燈具100的第一電源線120與第二電源線140是連接至燈座110的側壁116(如圖1B所繪示)，亦即第一電源線120與第二電源線140是從側壁116出線，而不是從燈座110的第一端112或第二端114出線，因此相鄰兩燈具100之一的燈座110之第一端112可緊靠相鄰兩燈具100之另一的燈座110之第二端114，而不會受到電源線的干涉。如此一來，便可增加燈具100的應用方式。在其他實施例中，相鄰兩燈具100之一的燈座110之第一端112亦可緊臨相鄰兩燈具100之另一的燈座110之第二端，兩者沒有互相承靠到。

值得注意的是，在其他實施例中，插頭130與插頭150亦可分別為母插頭與公插頭。此外，亦可以採用三個以上的燈具100沿著燈座110的延伸方向排成一直線，且相鄰兩燈具100藉由插頭130與插頭150的連接而彼此電性連接。

綜上所述，在本發明之實施例之光源模組及燈具中，發光元件所發出的光束須經過遮光元件的透光開孔傳遞至導光元件，並穿透導光元件而傳遞至外界。因此，以大角度偏離光軸的部分光束會被遮光元件阻擋而無法傳遞至外界。換言之，傳遞至外界的光束之出光角度會受到遮光元件的限制。此外，由於遮光元件具有聚光反射面以反射與會聚部分光束，更進一步促進本發明實施例之光源模組及燈具提供出光角度較小的照明。因此本發明之實施例之光源模組及燈具，能夠在有限的光學設計空間之前提下，提供出光角度較小的照明。

再者，當發光元件採用白光發光二極體時，由於白光發光二極體所發出之以大角度偏離光軸的部分光束，強度較低，在通過封裝體後之顏色會偏黃。因此本發明之實施例之光源模組與燈具藉由遮光元件遮擋此部分光束，有效改善習知白光發光二極體光源模組或燈具所產生的黃暈現象。

另外，由於本發明之實施例之燈具的第一電源線與第二電源線是連接至燈座的側壁，而不是連接至燈座的第一端或第二端，因此相鄰兩燈具之一的燈座之第一端可緊靠或緊臨相鄰兩燈具之另一燈座之第二端，而不會受到電源線的干涉。如此一來，便可增加燈具的應用方式。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、100a、100b．．．燈具

110．．．燈座

112、122、142．．．第一端

114、124、144．．．第二端

116．．．側壁

118．．．容置凹槽

120．．．第一電源線

130、150．．．插頭

140．．．第二電源線

160、170．．．側蓋

180．．．鎖固構件

200．．．光源模組

210．．．發光元件

212．．．光束

212a．．．第一部分

212b．．．第二部分

212c．．．第三部分

214．．．出光截面

220．．．遮光元件

222．．．透光開孔

224．．．聚光反射面

230．．．導光元件

240．．．電路板

250．．．擴散片

A．．．光軸

D1．．．內徑

D2．．．外徑

L1．．．第一參考直線

L2．．．第二參考直線

圖1A為本發明之一實施例之燈具的立體圖。

圖1B為圖1A之燈具的爆炸圖。

圖2A為圖1A之燈具沿著I-I線的剖面圖。

圖2B為圖1B中之遮光元件的立體圖。

圖3為多個圖1A之燈具排列於一直線上的示意圖。

100．．．燈具

110．．．燈座

116．．．側壁

118．．．容置凹槽

200．．．光源模組

210．．．發光元件

212．．．光束

212a．．．第一部分

212b．．．第二部分

212c．．．第三部分

214．．．出光截面

220．．．遮光元件

222．．．透光開孔

224．．．聚光反射面

230．．．導光元件

240．．．電路板

250．．．擴散片

A．．．光軸

D1．．．內徑

D2．．．外徑

Claims (16)

1. 一種光源模組，包括：一導光元件；至少一發光元件，適於發出一光束；以及一遮光元件，配置於該導光元件與該發光元件之間，具有至少一透光開孔與至少一聚光反射面，且該遮光元件與該發光元件之間具有一間隙；其中該光束之一第一部份會通過該透光開孔傳遞至該導光元件再穿透該導光元件，該光束之一第二部份會通過該透光開孔及被該聚光反射面反射與會聚，再穿透該導光元件，該光束之一第三部份會被該遮光元件遮擋而無法傳遞至該導光元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該發光元件為一發光二極體。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光源模組，其中該發光二極體為一白光發光二極體。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該透光開孔在至少一方向上的內徑小於該發光元件的出光截面在該方向上之外徑。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，更包括一擴散片，配置於該遮光元件與該發光元件之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該聚光反射面為一凹面。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該至少一發光元件為多個發光元件，該至少一透光開孔為多個透光開孔，該些發光元件排列在一第一參考直線上，該些透光開孔排列在一第二參考直線上，該第一參考直線實質上平行於該第二參考直線，且該些發光元件分別對應於該些透光開孔。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光源模組，更包括一電路板，其中該些發光元件配置於該電路板上。
9. 如申請專利範圍第1項所述之光源模組，其中該導光元件為一聚光透鏡。
10. 一種燈具，包括：一光源模組，包含有：一導光元件；複數個發光元件，排列在一第一參考直線上，各該發光元件適於發出一光束；以及一遮光元件，位於該導光元件與各該發光元件之間並與各該發光元件之間具有一間隙，且具有複數個透光開孔與至少一聚光反射面，其中該些透光開孔排列在一第二參考直線上，該第一參考直線實質上平行於該第二參考直線，且該些透光開口分別對應於該些發光元件；一燈座，沿著與該第一參考直線平行的方向延伸，且具有一第一端、一相對於該第一端的第二端及一連接該第一端與該第二端的側壁，其中該燈座更具有一容置凹槽，該容置凹槽沿著與該第一參考直線平行的方向延伸，且至少部分該光源模組配置於該容置凹槽中；以及一第一電源線，該第一電源線的一端連接至該側壁。
11. 如申請專利範圍第10項所述之燈具，更包括一第二電源線，該第二電源線的一端連接至該側壁，且靠近該燈座的該第二端，該第一電源線的該端靠近該燈座的該第一端。
12. 如申請專利範圍第11項所述之燈具，更包括：一公插頭，連接至該第一電源線的另一端；以及一母插頭，連接至該第二電源線的另一端，其中該公插頭的形狀與該母插頭的形狀適於互相嵌合而電性連接。
13. 如申請專利範圍第10項所述之燈具，其中各該發光元件係為一發光二極體。
14. 如申請專利範圍第10項所述之燈具，其中各該透光開孔在至少一方向上之內徑，小於對應之該發光元件的出光截面在該方向上之外徑。
15. 如申請專利範圍第10項所述之燈具，其中該光源模組更包括一擴散片，配置於該遮光元件與該些發光元件之間。
16. 如申請專利範圍第10項所述之燈具，其中該導光元件為一聚光透鏡。